BR102014031848B1 - DEVICE FOR SUPPLYING DIFFERENT LOADS FROM AN ELECTRIC POWER SUPPLY NETWORK - Google Patents

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Abstract

dispositivo de conversão de potência elétrica modular e reconfigurável. a invenção se refere a um dispositivo de alimentação de diversas cargas (14) a partir de uma rede de fornecimento de energia elétrica (25), compreendendo diversos conversores (16), alimentados em energia elétrica pela rede (25), garantindo a conversão e a alimentação em energia elétrica de pelo menos uma carga (14). o dispositivo compreende um órgão de comando (17) que permite associar diversos conversores (16) em paralelo para alimentar pelo menos uma carga (14), em resposta a uma necessidade de potência de pelo menos uma carga (14). cada um dos conversores (16) compreende meios distribuídos (33) para limitar as correntes de recirculação geradas pela associação em paralelo de diversos conversores (16).modular and reconfigurable electrical power conversion device. the invention refers to a device for supplying various loads (14) from an electrical energy supply network (25), comprising several converters (16), fed into electrical energy by the network (25), ensuring conversion and supplying electrical energy to at least one load (14). the device comprises a control organ (17) that allows several converters (16) to be associated in parallel to supply at least one load (14), in response to a power need of at least one load (14). each of the converters (16) comprises distributed means (33) for limiting the recirculation currents generated by the parallel association of several converters (16).

Description

[001] A invenção se refere a um dispositivo de alimentação modular e reconfigurável de diversas cargas a partir de uma rede de fornecimento de energia elétrica. Mais precisamente, ela se refere a um dispositivo de alimentação elétrica para aeronave capaz de limitar as correntes de recirculação geradas quando da colocação em paralelo dos conversores dedicados à alimentação de uma mesma carga.[001] The invention refers to a modular and reconfigurable power supply device for several loads from an electrical energy supply network. More precisely, it refers to an electrical supply device for aircraft capable of limiting the recirculation currents generated when paralleling converters dedicated to supplying the same load.

[002] As aeronaves de grande porte comportam cada vez mais equipamentos elétricos embutidos. Estes equipamentos são de natureza muito variada e seu consumo elétrico é bastante variável durante o tempo. A título de exemplo, os comandos de voos de aeronaves, os sistemas de climatização e de iluminação internos funcionam quase que continuamente enquanto que os sistemas de arranque do motor, os sistemas de frenagem elétrica ou ainda os sistemas de segurança redundantes como os comandos de controle, são utilizados apenas por curtas durações durante uma missão.[002] Larger aircraft have more and more built-in electrical equipment. These equipments are of a very varied nature and their electrical consumption is quite variable over time. For example, aircraft flight controls, internal climate control and lighting systems work almost continuously while engine start systems, electrical braking systems or redundant safety systems such as control commands , are only used for short durations during a mission.

[003] Geralmente, a aeronave dispõe de uma rede de fornecimento de energia elétrica trifásica permitindo a alimentação do conjunto dos equipamentos elétricos, daqui por diante denominados como cargas. As diferentes cargas podem necessitar de aportes energéticos diferentes em tensão e em tipo de corrente, alternada ou contínua. Por exemplo, as cargas podem ser mais ou menos tolerantes às variações da rede elétrica que as alimenta. Na maior parte dos sistemas de alimentação elétrica atualmente embutidos na aeronave, é associado a cada carga seu próprio conversor e sua rede de filtração dedicada. Foi tentado executar uma estrutura de alimentação elétrica mais modular, permitindo distribuir de maneira dinâmica um ou diversos conversores às cargas elétricas em função das necessidades de potência dos mesmos. É conhecido em particular da requerente, o pedido de patente publicado sob a referência FR0603002 descrevendo o princípio de um dispositivo de alimentação elétrica modular. A figura 1 do presente pedido ilustra o princípio de tal arquitetura elétrica modular. Uma rede de fornecimento de energia elétrica 10 compreende, por exemplo, diversos geradores elétricos 11 a bordo da aeronave. A rede pode ainda compreender baterias de estocagem de energia elétrica. Ela pode ainda compreender meios de ligação a uma rede de alimentação elétrica no solo, permitindo a alimentação elétrica da aeronave estacionada sobre uma pista. A rede de fornecimento de energia elétrica 10 compreende meios de conversão 12 e de filtração 13 permitindo a execução do sinal elétrico gerado pelos geradores 11 e transmitido à rede de bordo. Esta rede de fornecimento de energia elétrica permite a alimentação de diversas cargas 14. Ela pode incluir sistemas de climatização ECS, acrônimo anglo-saxão de Environmental Control Systems, de sistemas de arranque motor MES, acrônimo anglosaxão de Main Engine Start, ou de bombas hidráulicas EMP, acrônimo anglo-saxão de Electro Mechanical Pump, usados, por exemplo, para o comando de controle de voo.[003] Generally, the aircraft has a three-phase electrical energy supply network allowing the supply of all electrical equipment, hereinafter referred to as loads. Different loads may require different energy inputs in voltage and type of current, alternating or direct. For example, loads can be more or less tolerant to variations in the electrical network that feeds them. In most power supply systems currently built into the aircraft, each load is associated with its own converter and its own dedicated filtration network. An attempt was made to implement a more modular power supply structure, allowing to dynamically distribute one or several converters to electrical loads depending on their power needs. It is known in particular from the applicant, the patent application published under the reference FR0603002 describing the principle of a modular electrical supply device. Figure 1 of the present application illustrates the principle of such a modular electrical architecture. An electrical power supply network 10 comprises, for example, several electrical generators 11 on board the aircraft. The network can also comprise electric energy storage batteries. It may also comprise means of connection to a ground power supply network, allowing power supply to the aircraft parked on a runway. The electrical energy supply network 10 comprises conversion 12 and filtering 13 means allowing the execution of the electrical signal generated by the generators 11 and transmitted to the on-board network. This electrical power supply network allows the supply of various loads 14. It can include ECS HVAC systems, Anglo-Saxon acronym for Environmental Control Systems, MES engine starter systems, Anglo-Saxon acronym for Main Engine Start, or hydraulic pumps EMP, Anglo-Saxon acronym for Electro Mechanical Pump, used, for example, for flight control command.

[004] Entre a rede de fornecimento de energia elétrica 10 e as diversas cargas 14, um dispositivo de alimentação modular 15 tem por objetivo atribuir em tempo real a cada carga um ou mais conversores 16 em função das necessidades de potência da carga. Ele visa combinar em paralelo diversos conversores 16 permitindo fornecer o nível de potência necessário para uma carga 14. A colocação em paralelo de conversores 16, por uma alocação em tempo real controlada por um órgão de comando, às diversas cargas 14, permite otimizar a potência de conversão embutida e assim limitar o peso e custo dos elementos de conversão. Para reduzir o ruído elétrico e ser capaz de respeitar as exigências de EMI, acrônimo anglo- saxão para Electro Magnetic Interference, recorreu-se às técnicas de filtração e de intercalação dos conversores associados em paralelo. A intercalação dos sinais de dois conversores em paralelo é ilustrada na figura 2. A filtração integrada nos conversores é otimizada pela intercalação em tempo real tanto na entrada 20 dos conversores 16, ao lado da rede de fornecimento de energia elétrica 10, quanto na saída 21 dos conversores 16, ao lado da carga elétrica 14. A frequência de corte e o tipo de comando de abertura de relação cíclica, ou PWM, podem ainda ser adaptados em tempo real para otimizar o tamanho e os pesos dos filtros.[004] Between the electric power supply network 10 and the various loads 14, a modular power supply device 15 aims to allocate in real time to each load one or more converters 16 depending on the load's power needs. It aims to combine several converters 16 in parallel, allowing to supply the necessary power level for a load 14. The paralleling of converters 16, by a control unit-controlled real-time allocation, to the different loads 14, allows to optimize the power built-in conversion and thus limit the weight and cost of the conversion elements. In order to reduce electrical noise and be able to comply with the requirements of EMI, the Anglo-Saxon acronym for Electro Magnetic Interference, we resorted to the filtering and interleaving techniques of the associated converters in parallel. The interleaving of signals from two converters in parallel is illustrated in figure 2. The filtering integrated in the converters is optimized by real-time interleaving both at input 20 of converters 16, next to the power supply network 10, and at output 21 of the converters 16, next to the electrical load 14. The cut-off frequency and the type of cycle-ratio opening command, or PWM, can also be adapted in real time to optimize the size and weights of the filters.

[005] A execução de um dispositivo de alimentação elétrica modular e reconfigurável se baseia, portanto, na capacidade de paralelizar e entrelaçar diversos conversores de maneira dinâmica. A colocação em paralelo e/ou entrelaçamento se orienta, portanto, nas dificuldades ligadas principalmente para a geração de correntes de recirculação entre os conversores. Estas correntes de recirculação aumentam significativamente a corrente total notada pelos componentes ativos dos conversores. Para suportar estas correntes elevadas, se torna necessário um superdimensionamento importante dos componentes. A adaptação dos conversores às correntes de recirculação por um dimensionamento apropriado dos componentes ativos (no plano térmico, elétrico, EMI) é, na prática, pouco realizada; os pesos, o volume e o custo de tal conversor sendo não adaptado.[005] The execution of a modular and reconfigurable power supply device is based, therefore, on the ability to dynamically parallelize and interlace several converters. Therefore, placing in parallel and/or interlacing is oriented towards difficulties related mainly to the generation of recirculation currents between the converters. These recirculation currents significantly increase the total current perceived by the active components of the converters. To withstand these high currents, a major oversizing of the components becomes necessary. The adaptation of the converters to the recirculation currents through an appropriate dimensioning of the active components (in the thermal, electrical, EMI plane) is, in practice, little carried out; the weights, volume and cost of such a converter being unadapted.

[006] Para superar as dificuldades apresentadas pela geração de correntes de recirculação, uma solução visualizada consiste em executar entre os conversores associados em paralelo uma indutância de interfase, também chamada de indutor de interfase. A figura 3 ilustra o princípio de utilização de um indutor de interfase para a combinação em paralelo de dois conversores. Neste exemplo, dois conversores 16 são alimentados em paralelo por uma mesma fonte elétrica 25. As saídas 21 dos dois conversores são religadas a um indutor de interfase 26. O indutor de interface 26 reúne os sinais das saídas 21 dos conversores 16 em um sinal de saída 27. A associação em paralelo de dois conversores 16 gera correntes de recirculação representadas e referenciadas como iz na figura 3. O indutor de interfase 26 é utilizado para gerar uma impedância de zero sequência importante permitindo reduzir as correntes de recirculação, em particular as correntes de recirculação de altas frequências. Esta solução consiste em conectar uma a uma cada uma das três fases dos dois conversores por meio de um indutor de interfase. Esta solução permite limitar eficazmente as correntes de recirculação, mais seu principal inconveniente é adicionar um elemento entre os conversores. Para uma arquitetura de alimentação elétrica complexa, executando um grande número de fontes e de cargas elétricas, é necessário adicionar mais indutores de interfase do que as combinações consideradas dos conversores. Além disso, a filtração representada pelo módulo 28 na figura 3, deve ser realizada na saída do indutor de interfase. Ou seja, a adição de um indutor de interfase entre os conversores implica a execução de um sistema de filtração centralizado, e não distribuído para o interior de cada um dos conversores. O recurso para um indutor de interfase e portanto para uma filtração centralizada, para combinação de conversores considerada, limita a modularidade da arquitetura. É possível alternar apenas de maneira estática, entre as configurações pré-definidas, impostas pela estrutura dos indutores de interfase. O número e a massa dos indutores de interfase podem se tornar significativos e na prática limita a modularidade e a reconfigurabilidade para um baixo número de configurações.[006] To overcome the difficulties presented by the generation of recirculation currents, a visualized solution is to run between the associated converters in parallel an interphase inductance, also called an interphase inductor. Figure 3 illustrates the principle of using an interphase inductor for the parallel combination of two converters. In this example, two converters 16 are powered in parallel by the same electrical source 25. The outputs 21 of the two converters are reconnected to an interphase inductor 26. The interface inductor 26 gathers the signals of the outputs 21 of the converters 16 into a signal of output 27. The association of two converters 16 in parallel generates recirculation currents represented and referenced as iz in figure 3. The interphase inductor 26 is used to generate an important zero sequence impedance allowing to reduce the recirculation currents, in particular the currents of high frequency recirculation. This solution consists of connecting one to one each of the three phases of the two converters through an interphase inductor. This solution effectively limits the recirculation currents, but its main inconvenience is to add an element between the converters. For a complex power supply architecture, running a large number of sources and electrical loads, it is necessary to add more interphase inductors than the considered combinations of converters. In addition, the filtration represented by module 28 in figure 3 must be performed at the output of the interphase inductor. In other words, the addition of an interphase inductor between the converters implies the execution of a centralized filtration system, not distributed inside each of the converters. The resource for an interphase inductor and therefore for a centralized filtering, for the combination of converters considered, limits the modularity of the architecture. It is possible to switch only statically, between the pre-defined settings, imposed by the structure of the interphase inductors. The number and mass of interphase inducers can become significant and in practice limits modularity and reconfigurability for a low number of configurations.

[007] Em resumo, a execução de uma arquitetura de alimentação elétrica modular capaz de distribuir a capacidade de conversão em funções das necessidades instantâneas de potência elétrica das diferentes cargas elétricas apresenta inúmeros benefícios. Mas foi constatado que a associação em paralelo de conversores é, na prática, delicada em razão das correntes de recirculação geradas entre os conversores. Este problema ainda deve ser resolvido, pois a solução imediata consistente de dispor um indutor de interfase entre conversores associados em paralelo não permite uma modularidade suficiente. A invenção tem por objetivo um dispositivo de conversão de potência modular e reconfigurável superando estas dificuldades.[007] In summary, the execution of a modular electrical supply architecture capable of distributing the conversion capacity in functions of the instantaneous electrical power needs of different electrical loads presents numerous benefits. But it was found that the parallel association of converters is, in practice, delicate due to the recirculation currents generated between the converters. This problem still needs to be solved, as the immediate solution consisting of having an interphase inductor between converters associated in parallel does not allow sufficient modularity. The invention aims at a modular and reconfigurable power conversion device overcoming these difficulties.

[008] Para este fim, a invenção tem por objetivo um dispositivo de alimentação de diversas cargas a partir de uma rede de fornecimento de energia elétrica, compreendendo diversos conversores, alimentados em energia elétrica pela rede, garantindo a conversão e a alimentação em energia elétrica de pelo menos uma carga. O dispositivo compreende um órgão de comando configurado para associar diversos conversores em paralelo para alimentar pelo menos uma carga, em resposta a uma necessidade de potência de pelo menos uma carga. Cada um dos conversores compreende meios distribuídos para limitar as correntes de recirculação geradas pela associação em paralelo dos diversos conversores.[008] To this end, the invention aims to provide a device for supplying various loads from an electrical energy supply network, comprising several converters, powered by the network, ensuring the conversion and supply of electrical energy of at least one charge. The device comprises a control element configured to associate several converters in parallel to supply at least one load, in response to a power demand of at least one load. Each of the converters comprises distributed means for limiting the recirculation currents generated by the parallel association of the various converters.

[009] Vantajosamente, os meios distribuídos de cada um dos conversores são configurados para gerar uma impedância de sequência zero alta impedindo criação de corrente de recirculação entre os conversores associados em paralelo.[009] Advantageously, the distributed means of each of the converters are configured to generate a high zero-sequence impedance preventing creation of recirculation current between the associated converters in parallel.

[010] Vantajosamente, cada um dos conversores entrega a energia elétrica a pelo menos um carga em fases N1. Os meios distribuídos de cada um dos conversores compreende um transformador de sequência zero acoplando as fases N1, configurado para gerar uma impedância de sequência zero alta permitindo impedir, para cada fase, a criação de recirculação de alta frequência entre os conversores.[010] Advantageously, each of the converters delivers electrical energy to at least one load in phases N1. The means distributed of each of the converters comprise a zero-sequence transformer coupling the phases N1, configured to generate a high zero-sequence impedance allowing to prevent, for each phase, the creation of high frequency recirculation between the converters.

[011] Vantajosamente, cada um dos conversores entrega a energia elétrica a pelo menos uma carga em fases N1, e os meios distribuídos de cada um dos conversores compreendem para cada uma das fases N1, uma indutância de modo diferencial, configurada para gerar uma impedância de sequência zero alta permitindo impedir, para cada fase, a criação de corrente de recirculação de alta frequência entre os conversores.[011] Advantageously, each of the converters delivers electrical energy to at least one load in phases N1, and the distributed means of each of the converters comprise for each of the phases N1, a differential mode inductance, configured to generate an impedance of high zero sequence allowing to prevent, for each phase, the creation of high frequency recirculation current between the converters.

[012] Vantajosamente, cada um dos conversores compreende meios de filtração associados ao transformador de cada uma das fases N1.[012] Advantageously, each of the converters comprises filtering means associated with the transformer of each of the phases N1.

[013] Vantajosamente, cada um dos conversores entrega energia elétrica alternada trifásica a pelo menos uma carga.[013] Advantageously, each of the converters delivers three-phase alternating electrical energy to at least one load.

[014] Vantajosamente, cada um dos conversores é alimentado em energia elétrica pela rede de fornecimento em fases N2, e os meios distribuídos de cada um dos conversores compreende um transformador acoplando as fases N2, configurado para gerar uma impedância de sequência zero alta permitindo impedir, para cada fase, a criação de corrente de recirculação de alta frequência entre os conversores.[014] Advantageously, each of the converters is supplied with electrical energy by the supply network in N2 phases, and the distributed means of each of the converters comprises a transformer coupling the N2 phases, configured to generate a high zero-sequence impedance allowing to prevent , for each phase, the creation of high frequency recirculation current between the converters.

[015] Vantajosamente, cada um dos conversores compreende meios de filtração associados ao transformador acoplando as fases N2.[015] Advantageously, each of the converters comprises filtering means associated with the transformer coupling the N2 phases.

[016] Vantajosamente, cada um dos conversores é alimentado em energia elétrica por uma rede elétrica contínua.[016] Advantageously, each of the converters is supplied in electrical energy by a continuous electrical network.

[017] Vantajosamente, os meios distribuídos de cada um dos conversores compreende um regulador de sequência zero configurado para controlar a tensão de modo comum de cada um dos conversores de maneira a anular a corrente de modo comum das fases N1, permitindo impedir a criação de corrente de recirculação de baixa frequência entre os conversores.[017] Advantageously, the distributed means of each of the converters comprises a zero sequence regulator configured to control the common mode voltage of each of the converters in order to nullify the common mode current of the N1 phases, allowing to prevent the creation of low frequency recirculation current between converters.

[018] Vantajosamente, os meios distribuídos de cada um dos conversores são configurados para anular as diferenças de tensão de modo comum entre os conversores associados em paralelo.[018] Advantageously, the distributed means of each of the converters are configured to nullify the common mode voltage differences between the associated converters in parallel.

[019] Vantajosamente, os conversores entregam a energia a pelo menos uma carga nas fases N1, e os meios distribuídos de cada um dos conversores compreendem um elemento de conversão complementar aos meios de conversão nas fases N1 e um elemento de filtração, permitindo uma filtração ativa de tensão de modo comum em cada um dos conversores (16).[019] Advantageously, the converters deliver energy to at least one load in the N1 phases, and the distributed means of each of the converters comprise a conversion element complementary to the conversion means in the N1 phases and a filtering element, allowing a filtration active common mode voltage in each of the converters (16).

[020] A invenção será mais bem compreendida e outras vantagens aparecerão na leitura da descrição detalhada dos modos de realização dados a título de exemplo nas figuras seguintes. - A figura 1, já apresentada, representa um exemplo da arquitetura de alimentação elétrica modular e reconfigurável considerada no estado conhecido da técnica; - A figura 2, já apresentada, ilustra o princípio de entrelaçamento entre dois conversores associados em paralelo; - A figura 3, já apresentada, ilustra o princípio de utilização de um indutor de interfase para a associação em paralelo de dois conversores; - A figura 4 ilustra o princípio da geração de correntes de recirculação ligada à associação de conversores em paralelo; - As figuras 5a e 5b representam dois modos de realização de um dispositivo de alimentação elétrico compreendendo meios para limitar correntes de recirculação de altas frequências; - A figura 6 representa um terceiro modo de realização de um dispositivo de alimentação elétrica compreendendo meios para limitar as correntes de recirculação de altas frequências; - A figura 7 representa um quarto modo de realização de um dispositivo de alimentação elétrica compreendendo meios complementares para limitar as correntes de recirculação de baixas frequências; - A figura 8 representa um quinto modo de realização de um dispositivo de alimentação elétrica compreendendo meios para anular as diferenças de tensões de modo comum; - A figura 9 representa a associação em paralelo de N conversores ao meio de um dispositivo de alimentação elétrica de acordo com o primeiro modo de realização; - A figura 10 representa a arquitetura funcional de um órgão de comando podendo ser executado no dispositivo de alimentação; - A figura 11 representa um modo de realização de um módulo de controle de baixo nível do órgão de comando; - As figuras 12a e 12b representam um modo de realização de um módulo de controle intermediário do órgão de comando; - A figura 13 representa um modo de realização de um módulo de controle do sistema do órgão de comando; - A figura 14 representa um transformador de modo comum com um circuito de três pernas; - A figura 15 representa uma estrutura magnética compacta e monobloco integrando os componentes de transformador de sequência zero com a filtração de modo comum e de modo diferencial por um conversor de tipo inversor / retificador; - A figura 16 representa um exemplo de implementação de um conjunto magnético monobloco compacto reagrupando os elementos magnéticos necessários para a filtração de modo comum e de modo diferencial para um conversor de forte potência de tipo inversor / retificador trifásico;[020] The invention will be better understood and other advantages will appear on reading the detailed description of the embodiments given by way of example in the following figures. - Figure 1, already presented, represents an example of the modular and reconfigurable power supply architecture considered in the known state of the art; - Figure 2, already presented, illustrates the principle of interlacing between two converters associated in parallel; - Figure 3, already presented, illustrates the principle of using an interphase inductor for the parallel association of two converters; - Figure 4 illustrates the principle of generating recirculation currents linked to the association of parallel converters; - figures 5a and 5b represent two embodiments of an electrical supply device comprising means for limiting high frequency recirculation currents; Figure 6 represents a third embodiment of an electrical supply device comprising means for limiting high frequency recirculation currents; Figure 7 represents a fourth embodiment of an electrical supply device comprising complementary means for limiting low frequency recirculation currents; Figure 8 represents a fifth embodiment of an electrical supply device comprising means for canceling out common mode voltage differences; - Figure 9 represents the parallel association of N converters to the medium of a power supply device according to the first embodiment; - Figure 10 represents the functional architecture of a control unit that can be executed in the supply device; - Figure 11 represents an embodiment of a low-level control module for the control unit; - Figures 12a and 12b represent an embodiment of an intermediate control module of the command unit; Figure 13 represents an embodiment of a control module system control module; - Figure 14 represents a common mode transformer with a three-legged circuit; - Figure 15 represents a compact and monoblock magnetic structure integrating the components of a zero sequence transformer with common mode and differential mode filtration by an inverter / rectifier type converter; - Figure 16 represents an example of implementation of a compact monoblock magnetic assembly bringing together the necessary magnetic elements for common and differential mode filtration for a high-power converter of the three-phase inverter / rectifier type;

[021] Para maior clareza, os mesmos elementos conterão as mesmas referências nas diferentes figuras.[021] For clarity, the same elements will contain the same references in the different figures.

[022] As figuras 4 a 8 descrevem diversos modos de realização da invenção, no caso mais comum de uma alimentação dos conversores 16 por uma rede de alimentação contínua. As cargas 14 são alimentadas pelas tensões alternadas trifásicas. Ou seja, para cada um dos conversores 16, a entrada 20 compreende dois polos e a saída 21 compreende três fases. Esta escolha corresponde ao caso mais difundido no domínio aeronáutico. Esta escolha, no entanto, não é limitativa da presente invenção. Ela considera ainda executar a invenção em configurações diferentes, em tipo de corrente/tensão e em número de fases, tanto na entrada quanto na saída dos conversores. Neste sentido, as figuras 9 e 10 descrevem o caso de conversores associados em paralelo para a alimentação de carga às fases N1 a partir de uma rede de fornecimento de energia elétrica às fases N2.[022] Figures 4 to 8 describe various embodiments of the invention, in the most common case of a supply of the converters 16 by a continuous supply network. Loads 14 are powered by three-phase alternating voltages. That is, for each of the converters 16, input 20 comprises two poles and output 21 comprises three phases. This choice corresponds to the most widespread case in the aeronautical field. This choice, however, is not limiting of the present invention. She also considers executing the invention in different configurations, in type of current/voltage and in number of phases, both at the input and at the output of the converters. In this sense, figures 9 and 10 describe the case of converters associated in parallel for the load supply to the N1 phases from an electrical energy supply network to the N2 phases.

[023] A figura 4 ilustra o princípio da geração de correntes de circulação ligada à associação de conversores em paralelo. A colocação em paralelo e/ou o entrelaçamento de diversos conversores é suscetível de gerar dois tipos de correntes de recirculação: - correntes de recirculação de altas frequências, geradas pela interação dos cortes dos diferentes conversores; e - correntes de recirculação de baixas frequências, devido às diferenças nos parâmetros de comandos dos diferentes conversores.[023] Figure 4 illustrates the principle of generating circulating currents linked to the association of parallel converters. The paralleling and/or interlacing of several converters is likely to generate two types of recirculation currents: - high frequency recirculation currents, generated by the interaction of the cuts of the different converters; and - low frequency recirculation currents, due to differences in the command parameters of the different converters.

[024] É possível moldar este fenômeno por meio de uma moldagem dita por "switiching functions" representada na figura 4. Neste caso em que dois conversores são associados em paralelo, a moldagem mostra que a corrente de recirculação é uma corrente de modo comum, em que em cada conversor, a soma das correntes de fases ia+ib+i+c, não é nula mas igual a uma corrente i0 circulando entre os dois conversores. A corrente i0 é gerada em razão dos intervalos de tensão de modo comum entre os dois conversores para cada período de corte do conversor.[024] It is possible to mold this phenomenon through a molding called "switching functions" represented in figure 4. In this case where two converters are associated in parallel, the molding shows that the recirculation current is a common mode current, where in each converter, the sum of the phase currents ia+ib+i+c, is not null but equal to a current i0 circulating between the two converters. Current i0 is generated because of the common mode voltage intervals between the two converters for each converter cut-off period.

[025] Para limitar as correntes de recirculação, uma primeira abordagem teórica consiste em criar uma impedância de sequência zero forte entre os conversores. Esta impedância elevada permite limitar a evolução temporária de corrente di/dt resultante das diferenças de tensões de modo comum dos conversores. Esta abordagem pode, por exemplo, ser implementada adicionando um indutor de interfase entre conversores conforme descrito anteriormente. A colocação de um indutor de interfase entre cada fase dos conversores permite forçar os pares de correntes de fase (ia, ia’), (ib, ib’) e (ic, ic’) aos valores próximos de zero. Isto representa a criação de uma impedância de sequência zero forte que impede a criação de uma corrente io entre os conversores. Deve-se precisar, no entanto, os inconvenientes em termos de modularidade desta solução com um indutor de interfase externo aos conversores.[025] To limit the recirculation currents, a first theoretical approach is to create a strong zero-sequence impedance between the converters. This high impedance makes it possible to limit the temporary evolution of the di/dt current resulting from the differences in common mode voltages of the converters. This approach can, for example, be implemented by adding an interphase inductor between converters as described above. The placement of an interphase inductor between each phase of the converters allows forcing the phase current pairs (ia, ia’), (ib, ib’) and (ic, ic’) to values close to zero. This represents the creation of a strong zero-sequence impedance that prevents the creation of an io current between the converters. However, the inconveniences in terms of modularity of this solution with an interphase inductor external to the converters must be pointed out.

[026] Uma segunda abordagem teórica consiste em anular as diferenças de tensões de modo comum entre os conversores colocados em paralelo. Como será descrito através das figuras seguintes, o dispositivo segundo a invenção permite limitar as correntes de recirculação por meio da primeira e/ou segunda abordagem teórica, tudo superando os limites das soluções existentes.[026] A second theoretical approach is to nullify the common mode voltage differences between converters placed in parallel. As will be described in the following figures, the device according to the invention makes it possible to limit the recirculation currents by means of the first and/or second theoretical approach, all overcoming the limits of existing solutions.

[027] A figura 5 representa um primeiro modo de realização de um dispositivo de alimentação elétrica compreendendo meios para limitar as correntes de recirculação de alta frequência. Neste exemplo, dois conversores 16, alimentados em energia elétrica por uma mesma rede contínua 25, são sujeitos, por um órgão de comando 17, a uma carga 14. Os dois conversores 16 asseguram a conversão e a alimentação da carga 14 em tensão alternada trifásica. Cada conversor 16 compreende, entre uma entrada 20 e uma saída 21, meios de filtração 30 da energia fornecida pela rede 25, meios de conversão DC/AC 31, e meios de filtração 32 dos sinais alternados gerados pelos meios de conversão 31. Os meios de filtração 30 e 32 e os meios de conversão 31 são os componentes clássicos bem conhecidos dos especialistas. Seu funcionamento não é descrito em detalhes aqui.[027] Figure 5 represents a first embodiment of a power supply device comprising means to limit high frequency recirculation currents. In this example, two converters 16, supplied with electrical energy by the same continuous network 25, are subjected, by a control unit 17, to a load 14. The two converters 16 ensure the conversion and supply of the load 14 to three-phase alternating voltage . Each converter 16 comprises, between an input 20 and an output 21, means 30 for filtering the energy supplied by the network 25, means for converting DC/AC 31, and means for filtering 32 for the alternate signals generated by the means for converting 31. of filtration 30 and 32 and the conversion means 31 are the classic components well known to those skilled in the art. Its operation is not described in detail here.

[028] Cada um dos conversores 16 compreende ainda meios distribuídos 33a configurados para gerar uma impedância de sequência zero alta impedindo a criação de corrente de recirculação entre os conversores associados em paralelo. Neste exemplo, os meios distribuídos 33a compreendem um transformador de sequência zero 34a vinculando os meios de conversão 31 aos meios de filtração 32. Em cada conversor, e independentemente dos outros conversores, o transformador de sequência zero 34a acopla as três fases do conversor forçando a soma Ia+ib+ic=i0 de cada conversor para os valores próximos de zero. Em nível do sistema, isso corresponde a gerar uma impedância de sequência zero alta, permitindo impedir a criação de corrente de recirculação de alta frequência entre os conversores.[028] Each of the converters 16 further comprises distributed means 33a configured to generate a high zero sequence impedance preventing the creation of recirculation current between the associated converters in parallel. In this example, the distributed means 33a comprises a zero-sequence transformer 34a linking the conversion means 31 to the filtering means 32. In each converter, and independently of the other converters, the zero-sequence transformer 34a couples the three phases of the converter forcing the sum Ia+ib+ic=i0 of each converter for values close to zero. At the system level, this corresponds to generating a high zero-sequence impedance, allowing to prevent the creation of high frequency recirculation current between the converters.

[029] Os transformadores de sequência zero 34a, também chamados de transformadores de bloqueio de sequência zero, podem ser implementados utilizando-se uma estrutura magnética de tipo indutância de modo comum.[029] The 34a zero-sequence transformers, also called zero-sequence blocking transformers, can be implemented using a common-mode inductance-type magnetic structure.

[030] A impedância de sequência zero alta é gerada utilizando-se um corpo magnético 200 acoplando simultaneamente as três fases de saída de cada módulo de potência, conforme representado na figura 14. Este acoplamento é regido pela equação magnética FluxA+FluxB+FluxC=Lseq_zero* (la+lb+lc). O parâmetro Lseq_zero é determinado pela geometria física do corpo magnético e o número de voltas dos enrolamentos. O objetivo é, por desenho da geometria e do número de voltas dos enrolamentos, maximizar Lseq_zero a fim de minimizar as correntes de recirculação.[030] The high zero sequence impedance is generated using a magnetic body 200 simultaneously coupling the three output phases of each power module, as shown in figure 14. This coupling is governed by the magnetic equation FluxA+FluxB+FluxC= Lseq_zero* (la+lb+lc). The Lseq_zero parameter is determined by the physical geometry of the magnetic body and the number of turns of the windings. The objective is, by designing the geometry and the number of turns of the windings, to maximize Lseq_zero in order to minimize the recirculation currents.

[031] A realização do núcleo magnético pode ser feita, por exemplo, a partir de um núcleo tipo toroide com três enrolamentos. É possível também realizar o transformador de modo comum com um circuito de três pernas em que os três enrolamentos são posicionados sobre a perna central. Enfim, como ilustrado na figura 14, um circuito de duas pernas pode ser utilizado com os três enrolamentos posicionados sobre uma perna.[031] The realization of the magnetic core can be made, for example, from a toroid type core with three windings. It is also possible to realize the common-mode transformer with a three-legged circuit in which the three windings are positioned on the center leg. Finally, as illustrated in figure 14, a two-legged circuit can be used with the three windings positioned on one leg.

[032] Adicionalmente, a aplicação de técnicas de integração magnética permite determinar uma estrutura magnética compacta e monobloco 201 integrando os componentes de transformador de sequência zero com a filtração de modo comum e de modo diferencial para um conversor de tipo inversor / retificador. A solução proposta permite integrar as três indutâncias de modo diferencial e a indutância de modo comum e os transformadores de sequência zero em uma estrutura magnética monobloco compacta compreendendo 4 elementos e três enrolamentos. Esta solução permite o agrupamento do núcleo magnético e dos enrolamentos entre as indutâncias de modo diferencial e a indutância de modo comum, como representado na figura 15.[032] Additionally, the application of magnetic integration techniques allows to determine a compact and monoblock magnetic structure 201 integrating the zero sequence transformer components with common mode and differential mode filtration for an inverter / rectifier type converter. The proposed solution allows to integrate the three differential-mode inductances and the common-mode inductance and the zero-sequence transformers in a compact monoblock magnetic structure comprising 4 elements and three windings. This solution allows the grouping of the magnetic core and the windings between the differential mode inductances and the common mode inductance, as shown in Figure 15.

[033] A integração do conjunto dos elementos necessários para os transformadores de sequência zero, a filtração de modo diferencial em um conjunto magnético monobloco permite otimizar os pesos e volume agrupando o núcleo magnético entre as três indutâncias. Além disso, a integração de um conjunto monobloco permite também melhorar o peso e o volume graças à diminuição dos acessórios necessários para o acondicionamento e a interconexão dos elementos magnéticos.[033] The integration of the set of elements necessary for zero-sequence transformers, differential mode filtration in a monoblock magnetic set allows to optimize the weights and volume by grouping the magnetic core between the three inductances. In addition, the integration of a monobloc set also makes it possible to improve weight and volume thanks to the reduction of accessories needed for the storage and interconnection of the magnetic elements.

[034] O conjunto magnético monobloco é constituído de um núcleo magnético com quatro pernas. Três das pernas com seus enrolamentos associados fazem o papel das indutâncias diferenciais para a fase considerada. Uma quarta perna sem enrolamento faz o papel de indutância de modo comum. O conjunto monobloco magnético é idêntico em termos de equação magnética ao transformador de sequência zero, às três indutâncias monofásicas e a indutância de modo comum, conforme ilustrado pelos modelos para circuito a relutâncias da figura 15.[034] The monoblock magnetic assembly consists of a magnetic core with four legs. Three of the legs with their associated windings play the role of the differential inductances for the considered phase. A fourth leg without a winding plays the role of common-mode inductance. The magnetic monoblock assembly is identical in terms of the magnetic equation to the zero-sequence transformer, the three single-phase inductances, and the common-mode inductance, as illustrated by the reluctance circuit models in Figure 15.

[035] A figura 16 ilustra um exemplo de implementação de um conjunto magnético monobloco compacto 202 reagrupando os elementos magnéticos necessários para filtração de modo comum e de modo diferencial para um conversor de forte potência do tipo inversor / retificador trifásico. Uma implementação do elemento magnético compacto monobloco pode utilizar para as pernas diferenciais, um material de alta indução com um entreferro discreto dividido de maneira a minimizar as perdas em altas frequências. É igualmente possível implementar um entreferro distribuído adaptando o material utilizado. A indutância de modo comum é implementada pela adição de uma quarta perna ao bloco trifásico diferencial. A perna de modo comum pode ser implementada com a ajuda de materiais de alta permeabilidade magnética, como os materiais nanocristalinos.[035] Figure 16 illustrates an example of implementation of a compact monoblock magnetic assembly 202 bringing together the necessary magnetic elements for common mode and differential mode filtration for a high-power converter of the three-phase inverter / rectifier type. An implementation of the monoblock compact magnetic element can use for the differential legs a high induction material with a discrete divided air gap in order to minimize losses at high frequencies. It is also possible to implement a distributed air gap by adapting the material used. Common-mode inductance is implemented by adding a fourth leg to the three-phase differential block. The common mode leg can be implemented with the help of high magnetic permeability materials such as nanocrystalline materials.

[036] Ou seja, este primeiro modo de realização se baseia na primeira abordagem teórica de redução de correntes de recirculação descrita na figura 4. O transformador de sequência zero 34a gera uma impedância de sequência zero acoplando para cada conversor, cada uma das fases através do corpo magnético. A impedância gerada impede a criação de uma corrente de modo de recirculação pela diferença de tensão de modo comum entre os conversores. Estes transformadores são dimensionados de modo similar a um indutor de filtração de modo comum. Soluções tecnológicas simples e dominadas, tais como os núcleos magnéticos em toro ou em E em materiais nanocristalinos, podem ser executadas para obter valores de impedância forte permitindo limitar as correntes de recirculação em valores relativamente baixos.[036] That is, this first embodiment is based on the first theoretical approach of reducing recirculation currents described in figure 4. The zero-sequence transformer 34a generates a zero-sequence impedance coupling for each converter, each of the phases through of the magnetic body. The generated impedance prevents the creation of a recirculation mode current by the common mode voltage difference between the converters. These transformers are sized similarly to a common-mode filtration inductor. Simple and mastered technological solutions, such as torus or E-shaped magnetic cores in nanocrystalline materials, can be implemented to obtain strong impedance values allowing to limit the recirculation currents to relatively low values.

[037] A figura 5b representa um segundo modo de realização de um dispositivo de alimentação elétrica compreendendo meios para limitar as correntes de recirculação de altas frequências. Como para o modo de realização anterior, dois conversores 16, alimentados em energia elétrica por uma mesma rede contínua 25, são sujeitados, por um órgão de comando 17, a uma carga 14. Os dois conversores 16 asseguram a conversão e a alimentação da carga 14 em tensão alternada trifásica. Cada conversor 16 compreende, entre uma entrada 20 e uma saída 21, meios de filtração 30 da energia fornecida pela rede 25, meios de conversão DC/AC 31 e meios de filtração 32 dos sinais alternados gerados pelos meios de conversão 31.[037] Figure 5b represents a second embodiment of a power supply device comprising means to limit recirculation currents of high frequencies. As in the previous embodiment, two converters 16, supplied with electrical energy by the same continuous network 25, are subjected, by a control unit 17, to a load 14. The two converters 16 ensure the conversion and supply of the load. 14 in three-phase alternating voltage. Each converter 16 comprises, between an input 20 and an output 21, means 30 for filtering the energy supplied by the network 25, means for converting DC/AC 31 and means for filtering 32 for the alternating signals generated by the means for converting 31.

[038] Cada um dos conversores 16 compreende ainda meios distribuídos 33b configurados para gerar uma impedância de sequência zero alta impedindo a criação de corrente de recirculação entre os conversores associados em paralelo. Neste exemplo, os meios distribuídos 33b compreendem para cada uma das fases, uma indutância de modo diferencial, ou seja, uma indutância diferencial trifásica 34b vinculando os meios de conversão 31 aos meios de filtração 32. As indutâncias de modo diferencial são percebidas pelo componente diferencial e o composto de modo comum da corrente. Em função do seu valor, as indutâncias de modo diferencial em cada conversor reduzem a soma ia+ib+ic=i0 de cada conversor a valores próximos de zero. Em nível do sistema, elas contribuem para gerar uma impedância de sequência zero alta, permitindo impedir a criação de corrente de recirculação de alta frequência entre os conversores.[038] Each of the converters 16 further comprises distributed means 33b configured to generate a high zero-sequence impedance preventing the creation of recirculation current between the associated converters in parallel. In this example, the distributed means 33b comprises for each of the phases, a differential mode inductance, i.e. a three-phase differential inductance 34b linking the conversion means 31 to the filtering means 32. The differential mode inductances are perceived by the differential component and the common-mode composite of the current. Depending on their value, the differential mode inductances in each converter reduce the sum ia+ib+ic=i0 of each converter to values close to zero. At the system level, they contribute to generating a high zero-sequence impedance, allowing to prevent the creation of high frequency recirculation current between the converters.

[039] Assim, este segundo modo de realização se baseia igualmente na primeira abordagem teórica de redução das correntes de recirculação descrita na figura 14. As indutâncias de modo diferencial geram uma impedância de sequência zero. Estas indutâncias são dimensionadas de maneira semelhante a um indutor de filtração de modo diferencial. Seu dimensionamento pode ser o objeto de uma otimização em nível de sistema. Um forte valor de indutância de modo diferencial em cada módulo permite reduzir a corrente de modo comum a um valor baixo. Mas um forte valor de indutância de modo diferencial é penalizador em termos de pesos e volume, a despeito dos novos materiais magnéticos. Ao contrário, um valor mais baixo de indutância de modo diferencial aumenta o valor da corrente de recirculação e portanto, a ondulação e as correntes de pico nas fases dos meios de conversão. Pode-se dizer igualmente que uma corrente aumentada nos interruptores dos meios de conversão é prejudicial para seu funcionamento. Assim, a otimização do valor de indutância de modo diferencial resulta de um compromisso entre o valor das correntes de pico por fase, as correntes de recirculação e a definição dos interruptores. Tipicamente, um valor otimizado da indutância de modo diferencial permite obter uma ondulação compatível com a definição dos interruptores, minimizando as perdas por comutação realizando uma comutação suave, sem perda por comutação na inicialização dos interruptores e sem perda de comutação para os diodos em bloqueio.[039] Thus, this second embodiment is also based on the first theoretical approach of reducing recirculation currents described in Figure 14. Differential mode inductances generate a zero-sequence impedance. These inductances are sized similarly to a differential mode filtration inductor. Its sizing can be the object of a system-level optimization. A strong differential-mode inductance value on each module allows you to reduce the common-mode current to a low value. But a strong differential mode inductance value is penalizing in terms of weights and volume, despite the new magnetic materials. On the contrary, a lower value of differential mode inductance increases the value of the recirculation current and therefore the ripple and peak currents in the phases of the conversion means. It can also be said that an increased current in the switches of the conversion means is detrimental to their functioning. Thus, the optimization of the inductance value in a differential mode results from a compromise between the value of the peak currents per phase, the recirculation currents and the setting of the switches. Typically, an optimized value of the differential mode inductance allows to obtain ripple compatible with the switch setting, minimizing switching losses by performing a smooth switching, no switching loss at switch startup and no switching loss for blocking diodes.

[040] É interessante notar que para respeitar as especificações EMI, é necessário implementar nos conversores 16 uma filtração de modo diferencial. A filtração de modo diferencial é equivalente à dos indutores de modo diferencial. Uma otimização suplementar é, portanto, a integração em cada um dos conversores, de indutores de modo diferencial para limitar a corrente de recirculação com os indutores de modo diferencial necessários de acordo com as especificações EMI. Isto permite acoplar os meios para limitar as correntes de recirculação e as indutâncias de modo diferencial necessárias às exigências EMI através de um único componente magnético. Ou seja, um dimensionamento apropriado das indutâncias de modo diferencial permite integrar a função dos meios de limitação das correntes de recirculação permitindo vantajosamente limitar os pesos de filtração global, sem significar a implementação de componentes suplementares.[040] It is interesting to note that to respect the EMI specifications, it is necessary to implement in the converters 16 a differential mode filtering. Differential mode filtration is equivalent to differential mode inductors. A further optimization is therefore the integration in each of the converters of differential mode inductors to limit the recirculation current with the required differential mode inductors according to EMI specifications. This allows coupling the means to limit the recirculation currents and differential mode inductances necessary for EMI requirements through a single magnetic component. In other words, an appropriate dimensioning of the inductances in a differential mode makes it possible to integrate the function of the means of limiting the recirculation currents, advantageously allowing to limit the overall filtration weights, without implying the implementation of additional components.

[041] A figura 6 representa um segundo modo de realização de um dispositivo de alimentação elétrica de acordo com a invenção. Como precedentemente, dois conversores 16, alimentados pela rede contínua 25 são sujeitados por um órgão de comando (não representado nesta figura) a uma carga 14. Cada conversor 16 compreende, entre uma entrada 20 e uma saída 21, meios de filtração 30 da energia fornecida pela rede 25, meios de conversão 31 e meios de filtração 32 dos sinais alternados gerados pelos meios de conversão 31.[041] Figure 6 represents a second embodiment of an electrical supply device according to the invention. As before, two converters 16, supplied by the continuous network 25 are subjected by a control unit (not shown in this figure) to a load 14. Each converter 16 comprises, between an input 20 and an output 21, energy filtering means 30 provided by the network 25, means for converting 31 and means for filtering 32 of the alternate signals generated by means for converting 31.

[042] Cada um dos conversores 16 compreende ainda meios distribuídos 43 configurados para gerar uma impedância de sequência zero alta impedindo a criação de corrente de recirculação entre os conversores associados em paralelo. Neste exemplo, os meios distribuídos 43 são dispostos na entrada 20 dos conversores 16 e compreendem para cada polaridade da rede contínua 25, um transformador 44 vinculando a entrada 20 aos meios de conversão 31.[042] Each of the converters 16 further comprises distributed means 43 configured to generate a high zero sequence impedance preventing the creation of recirculation current between the associated converters in parallel. In this example, the distributed means 43 are arranged at the input 20 of the converters 16 and comprise for each polarity of the continuous network 25, a transformer 44 linking the input 20 to the conversion means 31.

[043] Ou seja, este segundo modo de realização coloca um transformador de modo de bloqueio de sequência zero em cada conversor. Cada transformador cria uma impedância de sequência zero acoplando as duas polaridades de entrada de cada conversor através do corpo magnético do transformador. Como anteriormente, a impedância gerada impede a criação de uma corrente de modo de recirculação pela diferença de tensão de modo comum entre os conversores. As soluções tecnológicas já mencionadas, tais como os núcleos magnéticos em toro ou em E, em materiais de tipo nanocristalino, podem ser vantajosamente executadas.[043] That is, this second embodiment places a zero sequence blocking mode transformer in each converter. Each transformer creates a zero-sequence impedance by coupling the two input polarities of each converter through the transformer's magnetic body. As before, the generated impedance prevents the creation of a recirculation mode current by the common mode voltage difference between the converters. The already mentioned technological solutions, such as toroidal or E-shaped magnetic cores in nanocrystalline type materials can be advantageously implemented.

[044] É interessante notar que para respeitar as especificações EMI, o sistema de conversor tem necessidade de implementar uma filtração de modo comum. Tipicamente, esta filtração de modo comum corresponde a um indutor de modo comum vinculando as três fases de saída dos conversores. Uma otimização suplementar e portanto, a integração em cada um dos módulos dos transformadores de bloqueio de zero sequência com a indutância de modo comum necessária para as filtrações do ruído de corte de modo comum. Isto permite a implementação do transformador de bloqueio de zero sequência e a indutância de modo comum em um único elemento magnético. O dimensionamento apropriado dos transformadores de bloqueio de sequência zero permite, portanto, integrar a função de filtração de modo comum, minimizando assim os pesos de filtração global. A integração em cada um dos módulos destes dispositivos de bloqueio de corrente de recirculação e de filtração de modo comum permite não adicionar o elemento suplementar para a paralelização dos módulos.[044] It is interesting to note that to comply with EMI specifications, the converter system needs to implement a common mode filtering. Typically, this common-mode filtering corresponds to a common-mode inductor linking the three output phases of the converters. A further optimization is therefore the integration in each of the modules of the zero-sequence blocking transformers with the common-mode inductance necessary for the common-mode cut-off noise filtrations. This allows the implementation of zero-sequence blocking transformer and common-mode inductance in a single magnetic element. Proper sizing of zero-sequence blocking transformers therefore allows to integrate the common-mode filtration function, thus minimizing the overall filtration weights. The integration in each of the modules of these common mode recirculation and filtration current blocking devices allows not to add the additional element for the parallelization of the modules.

[045] A figura 7 representa um quarto modo de realização de um dispositivo de alimentação elétrica compreendendo meios complementares para limitar as correntes de recirculação de baixas frequências. Os três primeiros modos de realização descritos respectivamente nas figuras 5a, 5b e 6, implementam os meios distribuídos em cada um dos conversores capazes de limitar as correntes de recirculação de altas frequências. O quarto modo de realização descrito pela figura 7 compreende meios distribuídos parecidos ao primeiro modo de realização, compreendendo um transformador de sequência zero 34 permitindo limitar as correntes de recirculação de altas frequências. O quarto modo de realização tem por objetivo limitar igualmente as correntes de recirculação de baixas frequências. Para tanto, ele associa aos transformadores de bloqueio de sequência zero limitando as correntes de recirculação de altas frequências, um regulador de sequência zero para limitar as correntes de recirculação de baixas frequências. O regulador de sequência zero pode ser associado aos transformadores implementados nos filtros de entrada ou nos filtros de saída. Na figura 7, cada conversor 16 compreende meios de filtração 30 da energia fornecida pela rede contínua 25, meios de conversão 31 e meios de filtração 32 dos sinais alternados gerados pelos meios de conversão 31. Cada conversor compreende ainda meios distribuídos 50 configurados para gerar uma impedância de sequência zero alta impedindo a criação de corrente de recirculação entre os conversores associados em paralelo. Os meios distribuídos 50 compreendem em um lado um transformador de sequência zero vinculando os meios de conversão 31 aos meios de filtração 32, e do outro lado um regulador de sequência zero 51. O regulador de sequência zero 51 compreende meios para medir as correntes de fase ia, ib e ic na saída dos transformadores 34, calcular a corrente de modo comum ia+ib+ic, e controlar os meios de conversão 31 com instruções de regulagem de uma corrente de modo comum nulo. Ou seja, o regulador 51 permite reduzir as correntes de recirculação de baixas frequências estabelecendo o composto de baixa frequência da corrente de recirculação em zero, ao controlar a tensão de modo comum para as instruções PWM dos elementos de conversão 31. Uma possibilidade de variação de controle para a tensão de modo comum é a distribuição do vetor zero das instruções PWM entre o vetor (1,1,1) e o vetor (0,0,0). O tempo do vetor (1,1,1) pode ser igual ao tempo do vetor (0,0,0). Para um dado maior do vetor zero, o controlador de sequência zero pode atuar sobre a distribuição entre o vetor (1,1,1) e o vetor (0,0,0) e controlar a tensão de modo comum na saída do conversor para controlar a corrente de recirculação de baixa frequência em zero. Cada conversor controla assim de maneira independente sua corrente de recirculação, permitindo, no nível do dispositivo de alimentação, anular o conjunto das correntes de recirculação sem utilizar corretor comum. O princípio deste reguladores de sequência zero distribuído em cada conversor permite anular as correntes de recirculação de baixas frequências. Este regulador pode ser implementado de diferentes modos em função das aplicações consideradas e das topologias dos conversores.[045] Figure 7 represents a fourth embodiment of a power supply device comprising complementary means to limit low frequency recirculation currents. The first three embodiments described in figures 5a, 5b and 6 respectively, implement the means distributed in each of the converters capable of limiting high frequency recirculation currents. The fourth embodiment described by figure 7 comprises distributed means similar to the first embodiment, comprising a zero-sequence transformer 34 allowing to limit the recirculation currents of high frequencies. The fourth embodiment is intended to limit recirculation currents at low frequencies as well. For this purpose, it combines with zero sequence blocking transformers limiting recirculation currents at high frequencies, a zero sequence regulator to limit recirculation currents at low frequencies. The zero-sequence regulator can be associated with transformers implemented in input filters or output filters. In figure 7, each converter 16 comprises means 30 for filtering the energy supplied by the continuous network 25, means for converting 31 and means for filtering 32 for the alternate signals generated by the means for converting 31. Each converter further comprises distributed means 50 configured to generate a high zero-sequence impedance preventing the creation of recirculation current between the associated converters in parallel. The distributed means 50 comprise on one side a zero-sequence transformer linking the conversion means 31 to the filtering means 32, and on the other side a zero-sequence regulator 51. The zero-sequence regulator 51 comprises means for measuring the phase currents ia, ib and ic at the output of the transformers 34, calculate the common mode current ia+ib+ic, and control the conversion means 31 with instructions for regulating a zero common mode current. That is, the regulator 51 allows to reduce the low frequency recirculation currents by setting the low frequency compound of the recirculation current to zero, by controlling the common mode voltage for the PWM instructions of the conversion elements 31. A possibility of variation of The control for the common mode voltage is the distribution of the zero vector of the PWM instructions between the (1,1,1) vector and the (0,0,0) vector. Vector time (1,1,1) can be equal to vector time (0,0,0). For a larger data of the zero vector, the zero sequence controller can act on the distribution between the vector (1,1,1) and the vector (0,0,0) and control the common mode voltage at the converter output for control the low frequency recirculation current at zero. Each converter thus independently controls its recirculation current, allowing, at the level of the supply device, to cancel the set of recirculation currents without using a common corrector. The principle of these zero-sequence regulators distributed in each converter makes it possible to nullify the low frequency recirculation currents. This regulator can be implemented in different ways depending on the applications considered and the topologies of the converters.

[046] Como nas figuras anteriores, cada conversor 16 compreende meios de filtração 30 da energia fornecida pela rede contínua 25, meios de conversão 31 e meios de filtração 32 de sinais alternados trifásicos gerados pelos meios de conversão 31. Cada conversor compreende ainda meios distribuídos 60 para limitar as correntes de recirculação geradas pela associação em paralelo de diversos conversores. Os meios distribuídos 60 compreendem um elemento de conversão suplementar 61, integrado aos meios de conversão 31, e um elemento de filtração 62. Estes meios distribuídos 60 constituem um braço de corte suplementar, associado aos três braços de corte de cada uma das fases. Os meios distribuídos 60 são controlados, em particular o comando de abertura de relação cíclica, ou PWM, do elemento de conversão 61, de maneira a anular a tensão de modo comum das três fases. Ou seja, o quarto braço permite um controle adaptado em PWM para controlar a tensão de modo comum de cada conversor. É possível estabelecer a tensão de modo comum de cada conversor, com a instrução de regulagem de uma corrente de recirculação nula.[046] As in the previous figures, each converter 16 comprises filtering means 30 of the energy supplied by the continuous network 25, conversion means 31 and filtering means 32 of alternating three-phase signals generated by the conversion means 31. Each converter further comprises distributed means 60 to limit the recirculation currents generated by the parallel association of several converters. The distributed means 60 comprise an additional converting element 61, integrated with the converting means 31, and a filtering element 62. These distributed means 60 constitute a supplementary cutting arm, associated with the three cutting arms of each of the stages. The distributed means 60 are controlled, in particular the cyclic relation opening command, or PWM, of the conversion element 61, so as to nullify the common mode voltage of the three phases. That is, the fourth arm allows an adapted control in PWM to control the common mode voltage of each converter. It is possible to establish the common mode voltage of each converter, with the instruction to regulate a zero recirculation current.

[047] A figura 8 descreve o princípio de filtração ativa da tensão de modo comum no caso de uma conversão elétrica em três fases. Este exemplo não é limitativo, ele considera mais amplamente os meios distribuídos 60 compreendendo um elemento de conversão suplementar integrado aos meios de conversão elétrica em N1 fases.[047] Figure 8 describes the principle of active filtering of common mode voltage in the case of an electrical conversion in three phases. This example is not limiting, it more broadly considers distributed means 60 comprising a supplementary conversion element integrated into the electrical conversion means in N1 phases.

[048] A figura 9 representa a associação em paralelo de N conversores por meio de um dispositivo de alimentação elétrica segundo a invenção. Na maioria dos casos, os conversores alimentados por uma rede contínua e entregando tensões alternadas trifásicas não constitui uma limitação à presente invenção. Conforme representado na figura 9, o dispositivo de alimentação pode compreender N conversores alimentados por uma rede de energia elétrica em N2 fases, assegurando a conversão e a alimentação de cargas em N1 fases. Podem ser utilizados diferentes tipos de meios de conversão 31 (AC/AC, DC/AC, AC/DC, DC/DC).[048] Figure 9 represents the parallel association of N converters through a power supply device according to the invention. In most cases, converters powered by a continuous network and delivering three-phase alternating voltages do not constitute a limitation to the present invention. As represented in figure 9, the supply device can comprise N converters fed by an electrical energy network in N2 phases, ensuring the conversion and supply of loads in N1 phases. Different types of conversion media 31 can be used (AC/AC, DC/AC, AC/DC, DC/DC).

[049] A figura 10 representa a arquitetura funcional de um órgão de controle implementado no dispositivo de alimentação. Pode-se precisar que o dispositivo de alimentação segundo a invenção compreende um órgão de comando 17 capaz de distribuir em tempo real a uma carga, um ou diversos conversores. Será descrito um modo de realização privilegiado deste órgão de comando encarregado da alocação dos conversores e de seu controle. O órgão de comando estabelecido pela presente invenção assegura o controle do conjunto do dispositivo de alimentação para diversas funções. Ele gera em particular a associação em paralelo de conversores, o controle de algoritmos de comando das cargas, o entrelaçamento entre os conversores ou ainda o controle do algoritmo de controle próprio aos conversores independentemente das cargas.[049] Figure 10 represents the functional architecture of a control unit implemented in the feeding device. It can be stated that the supply device according to the invention comprises a control element 17 capable of distributing, in real time, one or several converters to a load. A privileged way of carrying out this command body responsible for the allocation of converters and their control will be described. The control unit established by the present invention ensures the control of the supply device as a whole for various functions. In particular, it generates the parallel association of converters, the control of load command algorithms, the interweaving between the converters or even the control of the control algorithm specific to the converters independently of the loads.

[050] O órgão de comando pode ser dividido em diversos módulos em função de critérios funcionais e temporais. Entre os critérios funcionais, a arquitetura do órgão de comando relevante leva em conta, em particular, o tipo de conversão realizada, a estrutura interna do conversor, o algoritmo de controle da carga, ou as reconfigurações possíveis do dispositivo de alimentação. Entre os critérios temporais, ele leva em conta as constantes de tempo das funções de proteção, as constantes de tempo eletromecânico, as faixas passantes dos algoritmos de controle e as frequências de amostragem e de corte.[050] The command organ can be divided into several modules depending on functional and temporal criteria. Among the functional criteria, the architecture of the relevant control unit takes into account, in particular, the type of conversion carried out, the internal structure of the converter, the load control algorithm, or the possible reconfigurations of the supply device. Among the temporal criteria, it takes into account the time constants of the protection functions, the electromechanical time constants, the passing bands of the control algorithms, and the sampling and cutting frequencies.

[051] Como representando na figura 10, é contemplado um órgão de comando 17 compreendendo, em mais de uma etapa de potência 100, três módulos de controle: um módulo de controle de baixo nível 101, um módulo de controle intermediário 102 e um módulo de controle do sistema 103. O princípio e os modos de realização destes módulos de controle são descritos nas figuras a seguir.[051] As depicted in Figure 10, a control unit 17 comprising, in more than one step of power 100, three control modules is contemplated: a low-level control module 101, an intermediate control module 102 and a module system control 103. The principle and the ways in which these control modules are carried out are described in the following figures.

[052] A figura 11 representa um modo de realização de um módulo de controle baixo nível do órgão de comando. Este módulo 101 é encarregado de tarefas rápidas dedicadas à conversão de energia elétrica, tais como tarefas de proteção associadas. Um módulo de controle baixo nível é associado a cada conversor do dispositivo. Ele é preferencialmente implementado em um dispositivo eletrônico integrado no conversor, por exemplo, com o estágio de potência. Alternativamente, os módulos de controle baixo nível dos conversores podem ser montados em um dispositivo eletrônico central. O módulo de controle baixo nível 101 associado a um conversor é independente da carga elétrica.[052] Figure 11 represents an embodiment of a low-level control module for the control unit. This module 101 is in charge of fast tasks dedicated to electrical energy conversion, such as associated protection tasks. A low-level control module is associated with each device's converter. It is preferably implemented in an electronic device integrated in the converter, for example with the power stage. Alternatively, the converters' low-level control modules can be mounted in a central electronic device. The low level control module 101 associated with a converter is independent of electrical load.

[053] O comando de compensação é designado para assumir as tarefas rápidas e orientadas na conversão de energia e na proteção associada. Este comando é independente da carga e de seus algoritmos de controles dedicados. O comando de compensação é parte integrante dos elemento de conversão tornando estes elementos inteligentes e capazes de ter uma interface com uma camada aplicativa de mais alto nível. O comando de compensação gera também as interações inter e intra módulos devido ao entrelaçamento e à colocação em paralelo de tais módulos. O comando de compensação inclui os elementos de controle das correntes de recirculação de baixa frequência com um controlador das correntes de zero sequência integrado atuando sobre o comando PWM para manter a corrente de recirculação de baixa frequência em zero.[053] The compensation command is designed to take on the quick and oriented tasks in energy conversion and associated protection. This command is independent of the load and its dedicated control algorithms. The compensation command is an integral part of the conversion elements making these elements intelligent and able to interface with a higher level application layer. The compensation command also generates the inter- and intra-module interactions due to the interweaving and paralleling of such modules. The compensation command includes the low frequency recirculation current control elements with an integrated zero sequence current controller acting on the PWM command to keep the low frequency recirculation current at zero.

[054] O módulo de controle baixo nível 101 compreende para cada um dos conversores meios de regulagem das correntes Id, Iq e I0. O controle de corrente I0 assegura o estabelecimento da corrente de recirculação em zero ao atuar sobre o comando PWM do conversor. O controle das correntes Id e Iq assegura o estabelecimento das correntes de saída de cada um dos conversores sobre os valores de instrução transmitidos pelo módulo de controle intermediário em uma relação mestre/escravo. Esta configuração particular permite um equilíbrio das correntes entre os conversores associados em paralelo.[054] The low-level control module 101 comprises for each of the converters means for regulating the currents Id, Iq and I0. The I0 current control ensures that the recirculation current is set to zero when acting on the PWM command of the converter. The control of Id and Iq currents ensures the establishment of the output currents of each of the converters on the instruction values transmitted by the intermediate control module in a master/slave relationship. This particular configuration allows a balance of currents between the associated converters in parallel.

[055] No caso em que os conversores compreendem meios para limitar as correntes de recirculação de baixas frequências, por meio de um regulador de sequência zero 51 descrito pela figura 7, o módulo de controle baixo nível 101 assegura o comando em PWM do regulador. No caso em que os conversores compreendem meios de filtração ativa da tensão de modo comum 60, por meio de um braço de conversão suplementar 61 descrito pela figura 8, o módulo de controle baixo nível 101 assegura o comando do braço de conversão suplementar.[055] In the case where the converters comprise means to limit the recirculation currents of low frequencies, by means of a zero sequence regulator 51 described by figure 7, the low level control module 101 ensures the PWM command of the regulator. In the case where the converters comprise common-mode voltage active filtering means 60, by means of a supplementary converter arm 61 described by figure 8, the low-level control module 101 ensures command of the supplementary converter arm.

[056] O controle baixo nível é próprio a cada um dos conversores e é independente dos parâmetros de controle intermediário e de controle do sistema.[056] Low level control is unique to each drive and is independent of system control and intermediate control parameters.

[057] Como representado na figura 11, o comando de compensação é encarregado das tarefas de controle dedicadas à conversão como por exemplo: • Modulação e geração PWM • Acionadores de portão • Controle de modo corrente • Proteção de sobrecarga de corrente e sobre-temperatura • Controle da correntes de recirculação baixas frequências • Controle das correntes de recirculação de altas frequências para solução ativa. • ...[057] As depicted in figure 11, the compensation command is in charge of the control tasks dedicated to the conversion such as: • PWM generation and modulation • Gate drivers • Current mode control • Over current and over temperature protection • Control of low frequency recirculation currents • Control of high frequency recirculation currents for active solution. • ...

[058] A incorporação deste comando nos elementos de conversão torna-os genéricos e dissocia as tarefas ligadas à conversão das tarefas ligadas ao controle aplicativo ou sistema. Isto acentua a possibilidade de criação de um sistema modular e de uma plataforma aberta baseada nos módulos de conversão genéricos independentes das aplicações.[058] The incorporation of this command in the conversion elements makes them generic and decouples the tasks linked to the conversion from the tasks linked to the application or system control. This enhances the possibility of creating a modular system and an open platform based on application-independent generic conversion modules.

[059] As figuras 12a e 12b representam um modo de realização de um módulo de controle intermediário do órgão de comando. Este módulo 102 é encarregado das tarefas dedicadas ao controle das cargas elétricas 14, das tarefas de entrelaçamento e de colocação em paralelo dos conversores. O módulo de controle intermediário 102 comanda os módulos de controle baixo nível 101 dos conversores em uma relação mestre/escravo. Esta relação é, por exemplo, ilustrada pela figura 12a que representa um módulo de controle intermediário assegurando o comando dos módulos de controle baixo nível 101 de dois conversores colocados em paralelo para a alimentação de uma carga elétrica 14. O controle intermediário 102 transmite aos conversores os valores de instruções de controle adaptados à alocação entre os conversores e as cargas. Ele transmite, por exemplo, instruções contendo o tipo de conversão a realizar, a frequência de corte, o tipo de PWM ou ainda instruções sobre o entrelaçamento e a colocação em paralelo em tempo real.[059] Figures 12a and 12b represent an embodiment of an intermediate control module of the command unit. This module 102 is in charge of the tasks dedicated to the control of electrical loads 14, the tasks of interlacing and paralleling the converters. The intermediate control module 102 drives the converters' low-level control modules 101 in a master/slave relationship. This relationship is, for example, illustrated by figure 12a which represents an intermediate control module ensuring command of the low level control modules 101 of two converters placed in parallel for the supply of an electrical load 14. The intermediate control 102 transmits to the converters the values of control instructions adapted to the allocation between converters and loads. It transmits, for example, instructions containing the type of conversion to be carried out, the cutoff frequency, the type of PWM or even instructions on interlacing and paralleling in real time.

[060] O módulo de controle intermediário é independente das tarefas de conversão de energia suportadas pelos módulos de controle baixo nível. Ela assegura apenas o comando. A título de exemplo, os algoritmos de comando sem sensor de compressor, de bomba hidráulica ou de arranque, ou ainda os algoritmos de regulação de barramento (por exemplo, tipo 400Hz CF, ou 28 Vdc) ou de carga de bateria, serão implementados no módulo de controle intermediário.[060] The intermediate control module is independent of the power conversion tasks supported by the low-level control modules. It only secures the command. By way of example, sensorless command algorithms for compressor, hydraulic pump or start, or even bus regulation algorithms (eg 400Hz CF, or 28 Vdc) or battery charge algorithms will be implemented in the intermediate control module.

[061] O cérebro aplicativo é completamente independente e dissociado das tarefas de conversão e de condicionamento de energia assumidas pelos comandos de compensação.[061] The application brain is completely independent and dissociated from the energy conversion and conditioning tasks undertaken by the compensation commands.

[062] Como representado na figura 12b, o módulo de controle intermediário é configurado para assegurar o controle simultâneo de diversas cargas elétricas. Para cada uma das cargas elétricas, um controle de nível intermediário garante o comando dos módulos de controle baixo nível de cada um dos conversores colocados em paralelo para a alimentação da carga.[062] As depicted in Figure 12b, the intermediate control module is configured to ensure simultaneous control of multiple electrical loads. For each of the electrical loads, an intermediate level control guarantees the command of the low level control modules of each of the converters placed in parallel to supply the load.

[063] É também considerado pela presente invenção executar diversos módulos de controle intermediário para garantir uma redundância do comando associado. O módulo de controle intermediário pode ser implementado em um módulo eletrônico independente com redundância.[063] It is also considered by the present invention to execute several intermediate control modules to ensure a redundancy of the associated command. The intermediate control module can be implemented in an independent electronic module with redundancy.

[064] A figura 13 representa um modo de realização de um módulo de controle sistema do órgão de comando. Este módulo 103 é encarregado das tarefas de supervisão e inspeção. O módulo de controle sistema 103 garante a alocação em tempo real de conversores às cargas elétricas. Ele coordena ainda o comando dos módulos de controle intermediário 102 e define seus parâmetros de instrução. O módulo de controle sistema 103 faz interface com a aeronave, e reconfigura o dispositivo de alimentação elétrica em função das informações transmitidas pela aeronave. Ele gera ainda dispositivos de proteção e a resolução de falhas dos módulos de controle intermediário 102.[064] Figure 13 represents an embodiment of a control system control module. This module 103 is in charge of supervision and inspection tasks. The system 103 control module ensures real-time allocation of converters to electrical loads. It further coordinates the command of the 102 intermediate control modules and defines their instruction parameters. The system control module 103 interfaces with the aircraft, and reconfigures the power supply device depending on the information transmitted by the aircraft. It also generates protection devices and the fault resolution of the intermediate control modules 102.

[065] É considerado executar diversos módulos de controle sistema para garantir uma redundância do comando associado. O módulo de controle do sistema pode ser implementado em um módulo eletrônico independente com redundância. Ele pode ainda ser implementado em um órgão de comando redundante existente, como por exemplo o BPCU ou qualquer outro órgão de comando redundante presente na aeronave.[065] It is considered to run several system control modules to ensure a redundancy of the associated command. The system control module can be implemented in an independent electronic module with redundancy. It can also be implemented in an existing redundant control unit, such as the BPCU or any other redundant control unit present in the aircraft.

[066] Esta arquitetura funcional particular do órgão de comando é vantajosa, pois permite uma arquitetura elétrica modular e uma plataforma de desenvolvimento aberta. As tarefas de baixo nível são ocultadas e dissociadas das tarefas de nível hierárquico superior. O sistema é totalmente modular e reconfigurável a partir de conversores independentes das cargas elétricas e da rede de fornecimento de energia elétrica. Esta configuração permite otimizar a potência elétrica instalada na aeronave pela alocação em tempo real do compartilhamento dos recursos de conversão entre as N cargas. Esta configuração permite ainda otimizar a filtração compreendida nos conversores por seu entrelaçamento no nível do sistema, da lateral da fonte e do lado da carga.[066] This particular functional architecture of the command organ is advantageous as it allows for a modular electrical architecture and an open development platform. Low-level tasks are hidden and decoupled from higher hierarchical level tasks. The system is fully modular and reconfigurable from converters independent of electrical loads and the electricity supply network. This configuration allows optimizing the electrical power installed in the aircraft by real-time allocation of the sharing of conversion resources between the N loads. This configuration also makes it possible to optimize the filtering included in the converters by their entanglement at the system level, on the source side and on the load side.

[067] Esta arquitetura modular constitui uma plataforma de desenvolvimento aberta, que permite a integração de elementos de parceiros industriais diferentes sem dificuldade particular de interfaceamento com o resto do dispositivo.[067] This modular architecture constitutes an open development platform, which allows the integration of elements from different industrial partners without particular difficulty of interfacing with the rest of the device.

[068] A arquitetura proposta é uma solução genérica e uma plataforma modular permitindo a integração de múltiplas funções compartilhando os mesmos recursos de conversão. Esta arquitetura combina múltiplas funções em um centro de conversão de potência permitindo reduzir o peso e os custos ao eliminar a necessidade de conversores dedicados às diferentes aplicações. A figura 13 ilustra um gabinete integrando quatro aplicativos (A, B, C, D) dento do cérebro aplicativo.[068] The proposed architecture is a generic solution and a modular platform allowing the integration of multiple functions sharing the same conversion resources. This architecture combines multiple functions in a power conversion center allowing to reduce weight and costs by eliminating the need for converters dedicated to different applications. Figure 13 illustrates an enclosure integrating four applications (A, B, C, D) into the application brain.

[069] A arquitetura proposta é baseada em uma arquitetura aberta permitindo a integração de aplicativos de terceiros sem dificuldades de propriedades intelectuais ou de interfaces. Ela permite a integração de funções desenvolvidas por diferentes fornecedores dentro do mesmo gabinete.[069] The proposed architecture is based on an open architecture allowing the integration of third-party applications without intellectual property or interface difficulties. It allows the integration of functions developed by different vendors within the same cabinet.

[070] A arquitetura de controle distribuída e dividia, combinada com alta integridade de computação, permite uma operação segura de diferentes funções no sistema com uma arquitetura aberta. Cada parceiro recebe uma caixa padrão de potência, um jogo de ferramentas de desenvolvimento e um conjunto de regras de desenvolvimento para o desenvolvimento de seus algoritmos de controle e código de software. Quando o parceiro termina o desenvolvimento do algoritmo de controle e do software, o software é carregado no cérebro aplicativo do gabinete sem problema de compatibilidade ou de propriedades intelectuais.[070] The distributed and divided control architecture, combined with high computation integrity, allows a safe operation of different functions in the system with an open architecture. Each partner receives a standard power box, a set of development tools, and a set of development rules for developing their control algorithms and software code. When the partner finishes developing the control algorithm and software, the software is loaded into the application brain of the cabinet without compatibility or intellectual property issues.

Claims (11)

1. Dispositivo de alimentação de diversas cargas (14) a partir de uma rede de fornecimento de energia elétrica (25), compreendendo diversos conversores (16), alimentados em energia elétrica pela rede (25), garantindo a conversão e a alimentação em energia elétrica de pelo menos uma carga (14) CARACTERIZADOpelo fato de compreender um órgão de comando (17) configurado para associar diversos conversores (16) em paralelo para alimentar pelo menos uma carga (14), em resposta a uma necessidade de potência de pelo menos uma carga (14), e no qual cada um dos conversores (16) compreende meios distribuídos (33, 43, 50, 60) para limitar as correntes de recirculação geradas pela associação em paralelo de muitos conversores (16), os meios distribuídos (33, 43, 50) de cada um dos conversores (16) sendo configurados para gerar uma impedância de sequência zero alta impedindo criação de corrente de recirculação entre os conversores (16) associados em paralelo.1. Device for feeding several loads (14) from an electrical energy supply network (25), comprising several converters (16), fed into electrical energy by the network (25), ensuring the conversion and feeding into energy electrical power of at least one load (14) CHARACTERIZED by the fact that it comprises a control unit (17) configured to associate several converters (16) in parallel to supply at least one load (14), in response to a power requirement of at least a load (14), and in which each of the converters (16) comprises distributed means (33, 43, 50, 60) for limiting the recirculation currents generated by the parallel association of many converters (16), the distributed means ( 33, 43, 50) of each of the converters (16) being configured to generate a high zero sequence impedance preventing creation of recirculation current between the associated converters (16) in parallel. 2. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que cada um dos conversores (16) entrega a energia elétrica a pelo menos uma carga em Fases N1, e pelo fato de que os meios distribuídos (33a) de cada um dos conversores (16) compreende um transformador de sequência zero (34a) acoplando as fases N1, configurado para gerar uma impedância de sequência zero alta permitindo impedir, para cada fase, a criação de corrente de recirculação de alta frequência entre os conversores (16).2. Device according to claim 1, CHARACTERIZED by the fact that each of the converters (16) delivers electrical energy to at least one load in Phases N1, and by the fact that the distributed means (33a) of each of the Converters (16) comprise a zero sequence transformer (34a) coupling the phases N1, configured to generate a high zero sequence impedance allowing to prevent, for each phase, the creation of high frequency recirculation current between the converters (16). 3. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que cada um dos conversores (16) entregando a energia elétrica a pelo menos uma carga em Fases N1, e pelo fato de que os meios distribuídos (33b) de cada um dos conversores (16) compreendendo para cada uma das Fases N1 uma indutância de modo diferencial (34b), configurada para gerar uma impedância de sequência zero alta permitindo impedir, para cada fase, a criação de corrente de recirculação de alta frequência entre os conversores (16).3. Device according to claim 1, CHARACTERIZED by the fact that each of the converters (16) delivering electrical energy to at least one load in Phases N1, and by the fact that the distributed means (33b) of each of the converters (16) comprising for each of Phases N1 a differential mode inductance (34b), configured to generate a high zero sequence impedance allowing to prevent, for each phase, the creation of high frequency recirculation current between the converters (16 ). 4. Dispositivo de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADO pelo fato de que cada um dos conversores (16) compreende meios de filtração (32) associados aos transformadores (34) de cada uma das Fases N1.4. Device according to claim 2, CHARACTERIZED by the fact that each of the converters (16) comprises filtering means (32) associated with the transformers (34) of each of Phases N1. 5. Dispositivo de acordo com a reivindicação 2 ou 3, CARACTERIZADOpelo fato de que cada um dos conversores (16) entrega a energia elétrica alternativa trifásica a pelo menos uma carga (14).5. Device according to claim 2 or 3, characterized by the fact that each of the converters (16) delivers three-phase alternative electrical energy to at least one load (14). 6. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, CARACTERIZADOpelo fato de que cada um dos conversores (16) é alimentado em energia elétrica pela rede de abastecimento (25) em Fases N2, e pelo fato de que os meios distribuídos (43) de cada um dos conversores (16) compreende um transformador (44) acoplando as Fases N2, configurado para gerar uma impedância de sequência zero permitindo impedir, para cada fase, a criação de corrente de recirculação de alta frequência entre os conversores.6. Device according to any one of claims 1 to 5, CHARACTERIZED by the fact that each of the converters (16) is supplied with electrical energy by the supply network (25) in Phases N2, and by the fact that the distributed means ( 43) of each of the converters (16) comprises a transformer (44) coupling the Phases N2, configured to generate a zero sequence impedance allowing to prevent, for each phase, the creation of high frequency recirculation current between the converters. 7. Dispositivo de acordo com a reivindicação 6, CARACTERIZADO pelo fato de que cada um dos conversores (16) compreende meios de filtração (30) associados ao transformador (44) acoplando as Fases N2.7. Device according to claim 6, CHARACTERIZED by the fact that each of the converters (16) comprises filtering means (30) associated with the transformer (44) coupling the Phases N2. 8. Dispositivo de acordo com as reivindicações 6 ou 7, CARACTERIZADOpelo fato de que cada um dos conversores (16) é alimentado em energia elétrica por uma rede de alimentação contínua (25).8. Device according to claims 6 or 7, CHARACTERIZED by the fact that each of the converters (16) is supplied with electrical energy by a continuous supply network (25). 9. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 5, CARACTERIZADOpelo fato de que os meios distribuídos (50) de cada um dos conversores (16) compreende um regulador de sequência zero (50) configurado para reduzir a tensão de modo comum de cada um dos conversores (16) de maneira a anular a corrente de modo comum das Fases N1, permitindo impedir a criação de corrente de recirculação de baixa frequência entre os conversores (16).9. Device according to any one of claims 2 to 5, CHARACTERIZED by the fact that the distributed means (50) of each of the converters (16) comprises a zero sequence regulator (50) configured to reduce the common mode voltage from each of the converters (16) in order to cancel the common mode current of Phases N1, allowing to prevent the creation of low frequency recirculation current between the converters (16). 10. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADOpelo fato de que os meios distribuídos (60) de cada um dos conversores (16) são configurados para anular as diferenças de tensões de modo comum entre os conversores (16) associados em paralelo.10. Device according to claim 1, CHARACTERIZED by the fact that the distributed means (60) of each of the converters (16) are configured to nullify the common mode voltage differences between the converters (16) associated in parallel. 11. Dispositivo de acordo com a reivindicação 10, CARACTERIZADOpelo fato de que os conversores entregam a energia a pelo menos uma carga em Fases N1, e pelo fato de que os meios distribuídos (60) de cada um dos conversores (16) compreende um elemento de conversão (61) complementar aos meios de conversão (31) em Fases N1 e um elemento de filtração (62), permitindo uma filtração ativa de tensão de modo comum em cada um dos conversores (16).11. Device according to claim 10, CHARACTERIZED by the fact that the converters deliver energy to at least one load in Phases N1, and by the fact that the distributed means (60) of each of the converters (16) comprises an element converter (61) complementary to the conversion means (31) in Phases N1 and a filtering element (62) allowing an active common-mode voltage filtering in each of the converters (16).
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Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107223307B (en) * 2015-02-05 2020-12-08 奥的斯电梯公司 Drive and control of six-phase electric machines with negligible common-mode voltage
WO2016164855A1 (en) 2015-04-10 2016-10-13 Epc Power Corporation Reconfigurable power converter
US9985566B2 (en) * 2015-05-29 2018-05-29 Otis Elevator Company Dual three-phase electrical machine and drive with negligible common-mode noise
EP3255774A1 (en) 2016-06-07 2017-12-13 GE Energy Power Conversion Technology Ltd System for converting electric energy supplied by a network and conversion method implemented by means of such a conversion system
ES2646670B1 (en) * 2016-06-09 2018-10-10 Bsh Electrodomésticos España, S.A. Home appliance device and procedure with a home appliance device
EP3301805A1 (en) * 2016-09-30 2018-04-04 Fronius International GmbH Method for operating an inverter and inverter
US20190319549A1 (en) * 2016-11-16 2019-10-17 Schneider Electric Solar Inverters Usa, Inc. Interleaved parallel inverters with integrated filter inductor and interphase transformer
CN107623436B (en) * 2017-10-17 2023-12-08 西安麦格米特电气有限公司 PFC power supply device
FR3078845B1 (en) * 2018-03-08 2022-08-05 Thales Sa ELECTRICAL ARCHITECTURE FOR CONTROLLING CONVERTERS AND AIRCRAFT COMPRISING THE ARCHITECTURE
KR20210037701A (en) * 2018-07-25 2021-04-06 베스텔 일렉트로닉 사나이 베 티카레트 에이에스 Inverter system and method for operating the inverter system
FR3087060B1 (en) * 2018-10-04 2021-03-19 Safran Electrical & Power PROCEDURE FOR CONTROL OF A SET OF INVERTERS IN AN ELECTRICAL GENERATION SYSTEM WITH PARALLEL INVERTERS
US11088690B2 (en) * 2018-10-12 2021-08-10 Autonics Corporation Switch
CN109560718A (en) * 2018-11-29 2019-04-02 北京大华无线电仪器有限责任公司 High energy efficiency adaptive input type feedback power system
DE102019106472A1 (en) * 2019-03-14 2020-09-17 Sma Solar Technology Ag Inverter with several DC / AC converters and a common sine filter and power generation system with such an inverter
FR3095725B1 (en) 2019-05-02 2022-05-27 Thales Sa Inductive filtering device and electrical architecture implementing the filtering device
CN111092452B (en) * 2019-12-11 2023-09-29 深圳市禾望电气股份有限公司 Wind power converter system
EP3913785A1 (en) * 2020-05-20 2021-11-24 Goodrich Control Systems Distributed current balancing control
CN112701952B (en) * 2020-12-28 2021-12-24 广东工业大学 PWM method and system for minimum effective value of current ripple of three-phase two-level inverter
FR3126571A1 (en) 2021-08-26 2023-03-03 Thales Locally filtered power component
FR3131503A1 (en) 2021-12-28 2023-06-30 Thales Power component with local filtering and converter implementing several power components with local filtering
CN115458293A (en) * 2022-08-16 2022-12-09 华为数字能源技术有限公司 Inverter and integrated inductor

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR603002A (en) 1924-10-18 1926-04-07 Friend Bentley Elements Compan Improvements to internal combustion machines
US6751106B2 (en) * 2002-07-25 2004-06-15 General Electric Company Cross current control for power converter systems and integrated magnetic choke assembly
US7233506B1 (en) * 2006-04-03 2007-06-19 Derek Albert Paice Low kVA/kW transformers for AC to DC multipulse converters
FR2899734B1 (en) * 2006-04-05 2016-04-15 Thales Sa DEVICE FOR SUPPLYING A PLURALITY OF LOADS FROM AN ELECTRIC POWER SUPPLY NETWORK
US7564703B1 (en) * 2007-04-17 2009-07-21 Rockwell Automation Technologies, Inc. Method and apparatus for synchronized parallel operation of PWM inverters with limited circulating current
WO2011160644A2 (en) * 2010-06-24 2011-12-29 Vestas Wind Systems A/S Method of pwm switching for parallel converters
US8653931B2 (en) * 2010-10-27 2014-02-18 Rockwell Automation Technologies, Inc. Multi-phase power converters and integrated choke therfor

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